KR20030002445A - 고분자 용액 이중코팅을 이용한 미세 패턴 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 패턴 형성방법에 관한 것으로, 특히 고분자 용액을 이중 코팅하여 미세한 패턴을 형성하는 방법에 관한 것으로, 반도체 기판에 레지스트를 도포하고, 노광 및 현상을 통해 패턴을 형성하는 제1 단계, 상기 레지스트를 경화시키는 제2 단계, 상기 반도체 기판 전면에 고분자 용액을 도포하는 제3 단계, 상기 패턴의 내부 면에 스페이서의 형태로 잔류하도록 상기 고분자 용액을 애싱하는 제4 단계, 및 애싱 후 잔류하는 상기 고분자 용액 및 상기 레지스트를 경화시키는 제5 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

고분자 용액 이중코팅을 이용한 미세 패턴 형성방법{Method of forming micro pattern using double coating of highly polymerized solution}

본 발명은 반도체 패턴 형성방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고분자 용액을 이중 코팅하여 미세한 패턴을 형성하는 방법에 관한 것이다.

반도체 기술의 발달에 따라 0.15㎛이하의 반도체 소자 제조 공정에서의 초미세 패턴 형성의 요구가 심화되고 있다. 일반적으로 포토리소그래피 공정기술에서 광범위하게 사용되는 KrF 노광장치의 경우, DUV(deep ultra violet) 공정에서의 라인패턴의 한계는 0.13㎛로 알려져 있다. 이러한 0.15㎛ 및 0.13㎛의 라인패턴의 경우에도 가장 진보된 KrF 기술에서만 가능한 실정이다. 따라서, 0.10㎛ 기술에서는 ArF광원의 사용이 고려되고 있다. 즉, KrF 노광장치의 해상력은 이미 한계점에 다다른 상황이라고 할 수 있다. 따라서, 종래의 KrF 노광장치를 이용하는 경우에는, 0.15㎛ 혹은 0.13㎛이하의 패턴은 형성할 수 없다는 문제가 있다.

한편, KrF 노광장치보다 해상한계가 월등한 ArF 노광장치를 이용하는 경우에는, 0.13㎛ 이하의 패턴을 구현할 수 있지만, 현재 사용되는 노광장치를 대체하기 위해서는 막대한 비용이 요구된다는 문제가 있다.

따라서, 기존의 KrF 노광장치를 이용하여 미세 패턴을 구현하는 기술이 절실히 요구되는 실정이다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 종래의 노광장치의 해상한계를 극복할 수 있는 패턴 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 실시례에 따른 패턴 형성공정을 도시하는 단면도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 레지스트15 : 노광패턴 간격

20 : 고분자 용액25 : 최종패턴 간격

30 : 고분자 용액 잔류부

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 패턴 형성방법은 반도체 기판에 레지스트를 도포하고, 노광 및 현상을 통해 패턴을 형성하는 제1 단계, 상기 레지스트를 경화시키는 제2 단계, 상기 반도체 기판 전면에 고분자 용액을 도포하는 제3 단계, 상기 패턴의 내부 면에 스페이서의 형태로 잔류하도록 상기 고분자 용액을 애싱하는 제4 단계, 및 애싱 후 잔류하는 상기 고분자 용액 및 상기 레지스트를 경화시키는 제5 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적 및 기타의 목적과 본 발명의 특징 및 이점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 실시례에 따른 패턴 형성공정을 도시하는 단면도이다.

먼저, 도 1a에 도시된 바와 같이, 반도체 기판에 레지스트(10)를 도포하고, 노광 및 현상을 통해 패턴을 형성하는 단계를 거친다. 이때 형성되는 노광패턴 간격(15)은 사용하는 노광장치의 한계 해상도 이내의 간격을 가지지만, 형성하고자 패턴간격(25)보다 넓다.

다음으로, 도포된 레지스트(10)를 경화시키는 단계를 거친다. 이는 후속 단계에서 도포되는 고분자 용액(20)과 인터믹싱(intermixing)이 되지 않도록 하기 위해서이다. 바람직하게는, 레지스트(10)를 경화시키는 방법은 UV 베이크(UV bake)공정을 이용할 수 있다. 레지스트(10)가 경화되면 고분자 용액(20)이 이중코팅이 가능한 상태가 된다.

다음으로, 도 1b에 도시된 바와 같이 반도체 기판 전면에 고분자 용액(20)을 도포하는 단계를 거친다. 고분자 용액(20)은 레지스트(10) 패턴의 표면에 점착되어 결과적으로는 패턴의 간격을 일정부분 좁히게 된다. 바람직하게는, 고분자 용액(20)은 등각성(conformal type)의 고분자 용액일 수 있다. 더욱 바람직하게는, 고분자 용액(20)은 Novorak, PHS를 사용할 수 있다.

다음으로, 도1c 에 도시된 바와 같이 패턴 내부 면에 스페이서 형태로 잔류하도록 고분자 용액(20)을 애싱(ashing)하는 단계를 거친다. 애싱공정에 의하여 레지스트 상부 및 패턴의 바닥부에 도포된 고분자 용액(20)은 제거가 된다. 하지만, 패턴의 양측면에는 스페이서 형태로 여전히 고분자 용액(30)이 잔류하기 때문에 최종 패턴 간격(25)은 광리소그래피 공정을 통하여 레지스트에 형성되었던 패턴의 간격(15)보다 좁아지게 된다. 예를 들어, 노광패턴 넓이가 0.13㎛로 형성되고, 고분자 용액(20)이 0.2㎛로 도포된 경우, 본 발명에 의한 패턴공정을 통한 최종 패턴 간격은 0.13 - (0.2 +0.2) = 0.9㎛가 되어, 종래의 KrF 노광장치로는 형성할 수 없었던 해상도를 구현할 수 있는 것이다. 물론, KrF 노광장치를 이용하는 공정에만 한정되는 것이 아니다, 다른 노광장비에서도 동일한 방법을 통하여 노광 장비의 해상한계 이하의 패턴을 구현할 수 있다. 바람직하게는, 상기 애싱 방법은 O₂애싱을 사용할 수 있다.

다음으로, 애싱 후에 잔류하는 고분자 용액(30) 및 레지스트(10)를 경화시키는 단계를 거친다. 고분자 용액(30) 및 레지스트(10)를 경화시킴으로써, 후속의 공정에서의 식각 저항성을 극대화시킬 수 있다. 바람직하게는, 고분자 용액(30) 및 레지스트(10) 경화의 방법은 UV 베이크 공정일 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 미세 패턴 형성방법에 의하면, 해상도를 높이기 위하여 노광장비의 교체를 하지 않고, 레지스트 공정만으로 기존의 노광장비의 해상한계를 극복하는 미세한 패턴을 구현할 수 있는 현저한 효과가 있다.

아울러 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (6)

1. 반도체 기판에 레지스트를 도포하고, 노광 및 현상을 통해 패턴을 형성하는 제1 단계;

   상기 레지스트를 경화시키는 제2 단계;

   상기 반도체 기판 전면에 고분자 용액을 도포하는 제3 단계;

   상기 패턴의 내부 면에 스페이서의 형태로 잔류하도록 상기 고분자 용액을 애싱하는 제4 단계; 및

   애싱 후 잔류하는 상기 고분자 용액 및 상기 레지스트를 경화시키는 제5 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 형성방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   제2 단계의 상기 레지스트 경화는 UV 베이크법을 사용하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 형성방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   제3 단계의 상기 고분자 용액은 등각성 고분자 용액인 것을 특징으로 하는 미세 패턴 형성방법.
4. 제 1 항 및 제 3 항에 있어서,

   상기 고분자 용액은 노보락 또는 PHS를 이용하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 형성방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   제4 단계의 상기 애싱은 O₂애싱인 것을 특징으로 하는 미세 패턴 형성방법.
6. 제 2 항에 있어서,

   제5 단계의 상기 고분자 용액 및 상기 레지스트의 경화는 UV 베이크법을 사용하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 형성방법.